作者简介：王志强，西南交通大学材料加工工程专业。
摘要：文章介绍了基于RS-232的触摸屏与以PIC单片机为控制中心的CO2气体保护窄间隙焊机之间的通信，也简单介绍了Modbus通信协议,最后给出了硬件电路连接图、程序流程图。
关键词：串口通讯；触摸屏；单片机；Modbus通信协议
触摸屏是目前最新颖的输入设备，操作简单，使用方便，感受直观,操作者只需用触笔或手指轻轻触碰屏幕上不同的功能区域，即可控制机械设备实现各种操作，使得人机交互更为直接[1，2]。近年来单片机在工业自动控制领域中使用越来越广泛,它与触摸屏相结合,能够组成良好的人机交互界面。同时利用触摸屏作为交互界面，能够便捷地实现窄间隙焊机的功能，抗干扰性好，操作方便，并且主从通信可靠性好。
1系统结构
实现触摸屏与单片机的通讯,主要是解决通讯协议的问题，这里采用Modbus通信协议来解决。根据协议可以规定触摸屏作为主站,PIC单片机为从站,触摸屏与单片机之间采用RS-232兼容接口直接连接,波特率设置为9600kb/s，由触摸屏发出输入指令信号RS--232电平[3]，经由MAX232芯片转换为TTL电平信号后输入至单片机，由单片机经程序处理后发出信号控制电机工作。电机工作过程中，通过光电开关组向单片机反馈脉冲信号。单片机将运行结果以TTL电平信号输出，通过MAX232芯片转换为RS232电平信号输出至触摸屏予以显示,单片机将运行结果以TTL电平信号输出，通过MAX232芯片转换为RS232
2串口通信
2.1Modbus通信协议简介
为实现触摸屏与单片机的通讯常用到Modbus协议，这是一种串行主从通信协议。首先设置一个设备为主机,其它设备为从机。单独的主机和从机通信不需要编号；一个主机对应多个从机时,须对每一个从机设置编号。Modbus协议定义了主机查询及从机应答的信息帧格式。通讯时,主机先向从机发出请求信息,如果数据帧符合相应的地址要求，则从机接收通讯命令并从中读取数据信息，然后执行该信息中的任务,并把执行的结果返还主机。若从机接收到的校验码显示错误,则说明数据在传输过程中出错,则此次请求被从机视为无效,同时功能码被修改，错误的信息代码被返还主机，然后等待主机再次发送。这里采用CRC校验方式[4]来检验数据的传送情况。并采用异步传输方式传送信息,以字节为单位。
Modbus协议可以支持ASCII码或者二进制格式的数据传输。在ACSII码方式下每字节数据被分成两个字节传送；而在二进制方式下每字节数据可用一个字节传送。实际中常采用二进制数据方式。
在使用二进制模式下,信息传送开始前至少需要3.5个字符的静止时间,精致时间可以通过设置的波特率来计算。发送完最后一个字符后,也要求至少经过3.5个字符的静止时间,才发送下一个新数据。
2.2硬件电路设计
由于触摸屏的通信串口RS232的电平是-10v~+10v，对于常规的单片机应用系统，信号电压为TTL电平，电压为0~+5v,所以要实现单片机与触摸屏的通信，就需用MAX232来进行电平转换。
首先对单片机的RC6、RC7口设置，将其置为异步串行通信的模式,再通过MAX232芯片完成电平的转换,最后与触摸屏接口相连，就构成了相应的硬件电路。触摸屏]接口的管脚2为TXD,管脚3为RXD。该系统的电路图如图2。
3通信程序设计
触摸屏与单片机的通信程序用C语言编写。编译工具用PICC9.50软件。程序主要分为初始化模块、数据处理模块及发送模块。主程序流程图如图3所示。
所用PIC单片机含有一个USART模块，它有一个八位的波特率发生器（BRG）,BRG可在同步通信下工作，也可异步通信方式下工作。用于异步通信方式时,TXSTA的BRGH位(D2)可用来控制波特率。
首先对串行口进行的初始化，程序如下:
Voidinit()
{
GIE=1//允许全局中断
SPBRG=25;//设置波特率，设置为9600
TXSTA=0x04;//设置异步高速方式
RCSTA=0x80;//允许同步串行口工作
TRISC=TRISC&0x8o;//RC7（RX）设置为输入方式，对外部呈高阻状态
TRISC=TRISC&0xbf;//RC6（TX）设置为输出
PIR1=0x00;//请中断标志
PEIE=1;//允许串行通信接口接中断
RCIE=1;//设置USART允许接收中断
TXIE=1;//设置USART发送中断允许
}
实现PIC的数据接收需要一个中断程序，该中断函数将触摸屏发来的数据帧存储在一个定义过的数组中。当PIC接收数据帧完成时,对接收结束标志置1，然后进入数据处理及发送模块。应用过程中中断是否被响应，可以通过检测外围接口中断允许寄存器PIE1的RCIE实现[5]。数据的处理与发送模式，可以通过Modbus协议对应的功能码来实现。
4结语
通过运用基于RS-232的触摸屏技术以及Modbus协议，实现了PIC单片机与触摸屏之间的通讯。以触摸屏作为窄间隙焊机的操作界面，不仅仅简化的操作，更进一步提高了工人的工作环境，提高了工人的工作效率。实际使用证明该方法数据传输稳定可靠,并提供了良好的人机交互环境。系统工作稳定可靠，能够满足控制过程要求。
参考文献：
[1]李大勇.小灵通话费信息触摸屏查询系统的设计与实现[J].数据库与信息管理,2007,(4):4-5.
[2]彭树生,庄志洪,赵惠昌.PIC单片机原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2001
[3]周罡,郑建彬.基于RS-232的在线签名数据采集系统[J].单片机与嵌入式系统应用,2006,(9):68-70.
[4]潘洪跃.基于MODBUS协议通信的设计与实现[J].测量与设备,2002,(8).
[5]周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1991．